Новый синтез в электродинамике: МФТИ предлагает решение векового спора о системах единиц
Исследователи из МФТИ представили инновационную физико-техническую (ФТ) систему единиц, призванную разрешить исторический конфликт между двумя фундаментальными подходами в электродинамике. Новая концепция гармонично сочетает в себе прагматизм Международной системы единиц (СИ), привычной инженерам, с математическим изяществом и симметрией гауссовой системы (СГС), которую традиционно выбирают теоретики. Подробности исследования раскрыты в свежем выпуске научного журнала «Современная электродинамика».
Преодоление теоретического раскола
Со времен Джеймса Клерка Максвелла научное сообщество фактически разделено на два лагеря. Технический мир и экспериментаторы опираются на СИ, оперируя амперами, вольтами и омами — величинами, которые легко измерить в лаборатории. В то же время физики-теоретики, работающие с квантовыми полями и теорией относительности, предпочитают систему СГС. Последняя избавляет уравнения от «лишних» коэффициентов, наглядно демонстрируя глубокое родство электрической и магнитной составляющих единого поля.
Такая двойственность создает серьезные преграды в образовании. Студентам приходится осваивать два различных математических «языка», что затрудняет формирование целостного понимания физических процессов. Переход от одной системы к другой требует не просто пересчета значений, а полной трансформации структуры уравнений.
Суть физико-технической системы
Ученые МФТИ не стали изобретать принципиально новую базу, а предложили элегантную модификацию существующей системы СИ. Главная цель заключалась в создании единого формализма, одинаково эффективного как для расчета микросхем, так и для описания фундаментальных законов природы. В новой системе сохранены все стандартные единицы (амперы, вольты, генри), что гарантирует совместимость с современным измерительным оборудованием.
В ходе работы выяснилось, что схожую идею — «теоретическую систему электромагнитных единиц» — ранее выдвигал Геннадий Трунов, доцент Пермского национального исследовательского политехнического университета и член-корреспондент Российской метрологической академии.
Ключевое новшество ФТ-системы заключается в переопределении векторов напряженности и индукции таким образом, чтобы они обладали одинаковой размерностью. Это придает уравнениям Максвелла ту самую симметрию, которой так славится гауссова система.
Практическое применение и образовательный потенциал
Предложенный подход отличается здоровым консерватизмом: он примиряет практические стандарты измерений с симметриями пространства-времени, выявленными теорией относительности. Переход на ФТ-систему не требует отказа от привычных приборов, но возвращает фундаментальным законам лаконичность и эстетику.
Основным бенефициаром новой системы должно стать высшее образование. Внедрение ФТ-системы в университетские курсы позволит устранить путаницу и даст студентам возможность изучать дисциплину в рамках непротиворечивой концепции. Система уже проходит «обкатку» на кафедре теоретической физики им. Л.Д. Ландау в МФТИ.
«В 2015 году на научном семинаре меня спросили, готов ли учебник, базирующийся на этой системе единиц. Тогда мне пришлось ответить отрицательно. Сегодня, спустя десять лет кропотливой работы, я наконец могу подтвердить: такой учебник создан и успешно используется», — отметил Михаил Иванов, доцент кафедры теоретической физики МФТИ.
В долгосрочной перспективе данная работа закладывает фундамент для создания универсальной метрологической парадигмы, где прикладные измерения по стандартам СИ будут органично связаны с теоретическими конструкциями квантовой физики и космологии.
Источник: Иванов М.Г., Дудченко В.А. О единицах измерения в электродинамике // Современная электродинамика. 2025. Т. 3, № 2(16). С. 30-40. DOI: 10.24412/2949-0553-2025-216-30-40.
